迪昂Pierre Duhem
没有绝对的开端
迪昂学术小传
正文约 4,400 字,八节,20 条注释。注释编号可以悬停或轻点,查看出处。
迪昂(Pierre Duhem,1861–1916),法国物理学家。他一生想在巴黎讲授理论物理,却始终留在外省;他的科学哲学和科学史,影响反而比他的热力学更远。他论证一次实验判不了一个孤立假说的死刑,这个论点后来以“迪昂–蒯因论题”闻名;他从达·芬奇的笔记追到 14 世纪巴黎学者的手稿,被公认开创了中世纪科学史,还宣称近代科学诞生于 1277 年。吴国盛本人未见直接讨论迪昂,但张卜天撰文介绍、并翻译了围绕“迪昂论题”的争论,胡翌霖说重新发现中世纪科学的学者“首先要数”迪昂。本篇沿着六个问题展开。
一缘起
他怎样走上这条路?
1861 年 6 月 10 日,迪昂生于巴黎。1872 年起,他在天主教学校斯坦尼斯拉斯中学读了十年书,打下了日后读拉丁文、希腊文手稿的底子,也在数学老师穆捷的引导下迷上了热力学12。他后来回忆,是穆捷“在我们心里种下了对物理理论的崇敬”2。1882 年,他以理科第一名考入巴黎高等师范学校,此后一直名列第一;毕业那年,巴斯德的实验室请他去做化学—细菌学研究员,他因为想做理论物理而谢绝了2。
1884 年,还在读三年级的迪昂提交了物理学博士论文《热力学势》,其中否定了化学界权威贝特洛珍视的“最大功原理”,被以物理学家李普曼为首的评审委员会否决;据说贝特洛放话:“这个年轻人永远别想在巴黎教书。”2 论文 1886 年仍由赫尔曼出版社出版,物理化学家熟知的吉布斯–迪昂方程就出自这本书1。1888 年,他改以磁化理论的论文取得博士学位,此后在里尔、雷恩任教,1894 年起落脚波尔多,直到去世21。
当时法国科学家大多是自由派,对教会抱有敌意,迪昂却是公开的保守派和虔诚的天主教徒2。1900 年,他当选法国科学院通讯院士,1913 年成为首批六位非常驻院士之一1。晚年,法兰西公学院新设科学史讲席,有人请他出马,他拒绝了:“我是理论物理学家。要么在巴黎教理论物理,要么不去。”2 1916 年 9 月 14 日,他在法国南部的卡布雷斯潘去世。1936 年出版的传记写道,他一生最好的消遣是画画,成年以后只画风景3。
二名片第 1 问
物理理论是在解释世界吗?
在名片上看《物理理论的目的与结构》1906 年成书,迪昂说书中的想法是他二十年教学与研究的结晶4。全书从一个区分开始:解释,就是揭开像面纱一样包裹着实在的表象,直面赤裸的实在;而物理理论“不是一种解释”,它是从少数原理推出的数学命题系统,目的是尽可能简单、完整、准确地表示一组实验定律4。要求物理学解释世界,就是让它从属于某一派形而上学,而形而上学各派的争论从未止息。
理论不解释,却也不是随意的记账。迪昂相信,理论越完善,它对实验定律的排列就越趋近一种“自然分类”2。他最反感英国式的力学模型。书中举洛奇讲电学新理论的著作为例:那里只有在滑轮上移动、绕在鼓轮上、穿过珠子、挂着重物的绳子,有抽水的管子,有彼此啮合的齿轮,“我们以为走进了演绎理性安静而井然的居所,却发现自己身在一座工厂”45。他把这种偏好归于“广博”的英国心智6。
把物理学和形而上学分开,也让迪昂在天主教阵营里遭到质疑。天主教工程师维凯尔批评他向怀疑论让步太多;迪昂回应说,形而上学是比物理学更高的知识,只是对象和方法不同2。1905 年,他发表《一位信仰者的物理学》,申明他的体系排除了所谓物理学对天主教信仰的反驳,也否认物理理论有任何形而上学或护教的含义;1914 年第二版把这篇文章收作附录。全书有李醒民的中译本276。
三名片第 2 问
一次实验能判死一个假说吗?
在名片上看什么是物理实验?迪昂举勒尼奥测气体压缩率为例:勒尼奥在观测镜里看到汞面对齐某条刻线,记下的却是“气体的体积是多少”;助手读的是测高仪标尺上的刻线,论文里写的却是“压强是多少”;另一位助手看着温度计里的液柱,记下的是“温度在多少度之间”。体积、压强、温度都不是具体的东西,而是抽象符号,只有物理理论才能把它们和实际看到的东西连起来。所以,物理实验是精确的观察加上理论的诠释8。
由此推出迪昂最有名的论点。阿拉戈设计过一个二选一的实验:光在水中若比在空气中快,光是微粒;反之,光是波动。傅科改进方法做成了实验,光在水中更慢。迪昂说,被宣判有误的不是“光是微粒”这个假说,而是牛顿、拉普拉斯、毕奥接受的整个发射说体系。物理学家永远不能把一个孤立的假说交给实验检验,只能检验一整组假说;实验与预言不符,只说明其中至少有一个要改,却不指明该改哪一个9。
所以,物理学里的“判决实验”是不可能的:几何学里两个矛盾的定理之间没有第三种可能,光却不只可以是微粒或弹性介质里的波,还可以是电介质中传播的周期性电扰动9。钟表匠可以把停走的表拆开,逐个检查齿轮;医生却只能凭全身的紊乱推断病根,修补理论的物理学家像医生9。何时放弃一个理论,迪昂交给“卓识”裁决:傅科实验之后,毕奥若继续抗拒波动光学,“就缺乏卓识了”96。
马赫和维也纳学派的纽拉特、弗兰克都看重迪昂的工作;20 世纪 50 年代,蒯因在《经验论的两个教条》里把这一论点推广到全部知识,“迪昂–蒯因论题”由此得名2。迪昂本人却只谈物理学,不肯跟着实用主义者把它推广到历史、释经学和神学2。胡翌霖 2006 年讨论波普尔时也用到这个论题:观测与预言不符时,实验者“永远也不可能有一种合乎逻辑的标准”来决定是去搜寻干扰因素,还是否定原有理论10。
四名片第 3 问
天文学只要“拯救现象”就够了吗?
在名片上看1908 年,迪昂出版了一本一百四十页的小书,书名是一句希腊文:ΣΩΖΕΙΝ ΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ,“拯救现象”。它出自辛普里丘为亚里士多德《论天》所作的注释:柏拉图给数学家出题,应当假定哪些匀速、有规则的圆周运动,才能拯救行星呈现的现象?天文学家组合圆周运动,只要算出的行星路径与观测相符,他的假说就算“拯救了现象”11。《世界体系》第一卷第 490 页的托勒密金星模型,有本轮、均轮和偏心匀速点,就是这种构造的典型12。
迪昂追溯这道题从希腊到文艺复兴的命运,发现两种态度始终并存:一种认为天文假说只是计算工具,另一种要求它合乎物理的实情。1543 年哥白尼《天球运行论》卷首那篇匿名的《致读者》出自奥西安德尔之手,说这些假说不必为真,甚至不必近似为真,只要计算与观测相符就够了;后来的红衣主教贝拉明也持类似立场。迪昂的结论出人意料:天文学家“假说必须为真”的主张若理解为对天上实情的断言,就“是错误而有害的”,奥西安德尔、贝拉明和教皇乌尔班八世认为它违背逻辑,“是有道理的”11。
但故事还有另一半。开普勒和伽利略真正带进科学的,是要求同一套动力学同时表示星体的运动、海洋的涨落和重物的下落:“他们以为在革新亚里士多德,其实是在为牛顿铺路。”全书最后一句是:尽管有开普勒和伽利略,我们今天仍和奥西安德尔、贝拉明一样,认为物理假说只是拯救现象的数学手段;但多亏开普勒和伽利略,我们要求这些假说同时拯救无生命宇宙的一切现象11。这本书 2024 年有了庞晓光的中译本13。
五名片第 4 问
近代科学诞生于 1277 年吗?
在名片上看13 世纪,亚里士多德的自然哲学传入拉丁欧洲,到 1255 年已成为巴黎大学艺学课程的核心,也和基督教教义处处冲突:世界永恒,灵魂可朽,决定论威胁着上帝的绝对能力。据张卜天的梳理,1270 年,巴黎主教唐皮耶已谴责过 13 条源于亚里士多德或阿威罗伊的论点;1277 年,教皇约翰二十一世委派他调查,唐皮耶在 3 月的三周之内谴责了 219 条命题,宣扬者将被革除教籍;这道禁令的影响带有地方性,牛津大学就没有受到多少影响14。
迪昂从中挑出两条,张卜天译作“上帝无法创造出多个世界”和“上帝无法沿直线推动天,因为这样一来便会留下真空”1514。谴责它们,等于宣布全能的上帝可以造出多个世界,可以让整个天穹平移,哪怕留下真空。迪昂在 1909 年的《达·芬奇研究》第二卷里写道,看来基督教正统要求人们放弃逍遥学派物理学的若干原理,尤其是虚空不可能、宇宙不动、世界唯一;这些要求在巴黎和牛津都被接受,把经院科学推上了偏离亚里士多德的新方向。接着就是那句话:“如果非要给近代科学的诞生定一个日子,我们无疑会选 1277 年。”15
斯坦福哲学百科称这段话“声名狼藉”。柯瓦雷在一篇论虚空与无限空间的文章开头引了它,把那两条神学论断称作“荒谬之论”,不接受这个日期2。张卜天介绍这一论断时特意说明,1277 年大谴责对科学究竟起了多大积极作用,“学界是有争议的”14;他翻译的科恩《科学革命的编史学研究》专门讨论了“迪昂与 1277 年禁令”和“迪昂的沙文主义天主教”16。胡翌霖说,迪昂“本人是宗教信徒,是法国人”,对巴黎大学的贡献“往往有些过分拔高了”,但他“的确挖掘出了大量证据”17。
六名片第 5 问
伽利略的先驱在巴黎吗?
在名片上看迪昂并非一开始就看重中世纪。休厄尔的《归纳科学史》讲中世纪科学的一章只有两页,迪昂 1903 年写《力学的演化》时,也把中世纪看成科学上的不毛之地。1904 年写《静力学的起源》时,他碰上一个当时无人知晓的名字:13 世纪的约达努斯。顺着这条线索追下去,他被公认开创了中世纪科学史这一领域2。1906–1913 年,他以达·芬奇的科学笔记为向导,写成三卷《达·芬奇研究》,第二卷的副题是“他读过的人和读过他的人”152。
1913 年的第三卷换了副题:“伽利略的巴黎先驱”,卷首题词献给“我们力学科学真正的母亲,14 世纪繁荣于巴黎大学的艺学院”18。迪昂发掘出 14 世纪巴黎学者的冲力说:布里丹用“冲力”解释抛射体离手之后为何还能飞行,在迪昂看来,它在布里丹动力学中的角色,恰好就是伽利略的 impeto、笛卡尔的“运动量”、莱布尼茨的“活力”;奥雷姆则让地球也带上一种自然的冲力2。由此他宣称,伽利略及其门人开创的力学“不是一种创造”,原理早由基督教中世纪奠定18。
这些思想多半留在手稿里,怎样传到伽利略手中?迪昂注意到伽利略用过“巴黎博士们”这个称呼,推测他读过萨克森的阿尔伯特等人著作的汇编和多明我会士索托的书;后来克隆比等人把传播途径考证得更清楚2。连续论本身却一出来就遭到反对:1916 年,伽利略全集的编者法瓦罗否认这种连续;下一代的柯瓦雷认为,近代科学的关键是自然的数学化,那是与中世纪的决裂2。胡翌霖的《过时的智慧》取了一个折中:讲中世纪的一讲题为“万事俱备”,紧接着讲印刷术的一讲题为“只欠东风”;书中说,有没有、有几次科学革命,取决于我们观察历史的视角17。
七名片第 6 问
一部宇宙论史为什么写不完?
在名片上看《达·芬奇研究》第三卷出版的同一年,迪昂开始出版一部规模大得多的书:《世界体系:从柏拉图到哥白尼的宇宙论学说史》。1913 年 11 月 4 日,他在波尔多为第一卷写下前言,开头一句是:“我们今天开始出版的这部著作规模将很大,只要上帝给我们力量完成它。”出版靠法兰西学会的补助和公共教育部的大宗订购12。扉页题词取自罗吉尔·培根:从来没有哪门学问是在某个时代被发明出来的,智慧从世界之初一点点生长,在此生中仍未完成12。
第一章第一节的开头,是迪昂史学的总纲:一种科学学说的产生没有绝对的开端,无论把酝酿它的思想谱系追溯得多远,总会遇到一些本身也被酝酿过的意见;我们停下来,不是因为抓到了第一环,而是因为链条沉入了深不可测的过去12。各卷整理出大量在现代第一次露面的材料:中世纪的天文学、占星学、潮汐理论和地静力学,以及关于无限、处所、时间、虚空、世界多重性的学说2。
他原计划写十二卷,一直写到哥白尼,写完后再写一本三百页的概要。去世前三年里,他写成九卷,第十卷没有写完2。前五卷在 1910 年代由赫尔曼出版社陆续出版,其余五卷直到 1954–1959 年才问世21;第七至九卷 1985 年有了英文选译本,1997 年法国又出版了一部选编的节本,至今没有中译本2。迪昂自己的链条也没有在他手上合拢;连最严厉的批评者柯瓦雷,也承认他的研究是现代中世纪科学研究的基础2。
八师承
师承与同道
在名片上看迪昂的物理学启蒙来自斯坦尼斯拉斯中学的数学老师穆捷;他视吉布斯的热力学为同道,1907 年写过一本论吉布斯的小书;审定他第二篇博士论文的有物理学家布蒂、数学家达布和庞加莱2。他的科学哲学经马赫、维也纳学派和蒯因,进入了 20 世纪的英美科学哲学;他的科学史则在柯瓦雷那里遇到最有力的反对,科恩把这场争论写进了关于科学革命编史学的大书,张卜天又把这本书译成中文216。
吴国盛本人未见直接讨论迪昂。他的《唯名论革命为近代科学开辟道路》列举了被唯名论者视为限制上帝全能的“不可能命题”,其中正有“不可能创造多个世界”和“天球不可能作直线运动,因为这会导致虚空出现”;他也历数布里丹的冲力说,以及奥雷斯姆和布里丹对地球自转的设想。这些正是迪昂最早发掘的材料,吴国盛的结论却与迪昂相反:这些思想“都只是假设性的”,“根本上讲,近代科学诞生自一场科学革命,而不是经院哲学的延伸”19。把两人并置,是本页的策展判断。
张卜天 2017 年在《科学文化评论》发表的长文梳理了 1277 年大谴责的来龙去脉,介绍迪昂的论断,并说明学界有争议14。晋世翔 2015 年在《自然辩证法通讯》发表《中世纪光学的渐进论编史纲领》20,题目里的“渐进论”与迪昂的连续论有关,具体论点本页未能核对。胡翌霖把迪昂排在重新发现中世纪的学者之首,也提醒他有矫枉过正之嫌;他写道,从迪昂开始,一部分科学史家持连续论,也有人坚持近代科学的兴起仍是一场革命17。
著作
著作
法文著作(选)
- Le Potentiel thermodynamique et ses applications,1886。
- L'Évolution de la mécanique,1903。
- Les Origines de la statique,2 卷,1905–1906。
- La Théorie physique, son objet et sa structure,1906;第二版 1914(附录收《一位信仰者的物理学》)。
- ΣΩΖΕΙΝ ΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ. Essai sur la notion de théorie physique de Platon à Galilée,1908。
- Études sur Léonard de Vinci,3 卷,1906–1913。
- Le Système du monde,10 卷,1913–1959。
中译本
- 《物理学理论的目的和结构》,李醒民译,华夏出版社,1999。
- 《物理理论的目的和结构》,商务印书馆,2005(豆瓣未著录译者)。
- 《物理学理论的目的与结构》,李醒民译,商务印书馆,2011。
- 《拯救现象》,庞晓光译,商务印书馆,2024。
相关研究与资料(选)
- Hélène Pierre-Duhem,Un savant français : Pierre Duhem,1936。
- Stanley L. Jaki(编),The Physicist as Artist: The Landscapes of Pierre Duhem,1988。
- 科恩:《科学革命的编史学研究》,张卜天译,湖南科学技术出版社,2012;商务印书馆,2022。
- 晋世翔:《中世纪光学的渐进论编史纲领》,《自然辩证法通讯》2015 年第 2 期。
- 张卜天:《科学与人文:中世纪自然哲学与神学的互动刍议》,《科学文化评论》2017 年第 4 期。
注释
参考资料
- 1
《科学传记辞典》:《Duhem, Pierre-Maurice-Marie》(encyclopedia.com 转载;斯坦尼斯拉斯中学与穆捷,吉布斯–迪昂方程出自《热力学势》,执教里尔、雷恩、波尔多,1900 年当选通讯院士、1913 年当选首批六位非常驻院士,后五卷《世界体系》1954–1959 年出版)。encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/duhem-pierre-maurice-marie返回正文
- 2
Roger Ariew:《Pierre Duhem》,斯坦福哲学百科,2007 年初版,2026 年 2 月修订。plato.stanford.edu/entries/duhem/返回正文
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豆瓣读书:《物理学理论的目的与结构》,李醒民译,商务印书馆,2011(目录)。book.douban.com/subject/4887604/返回正文
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迪昂:《达·芬奇研究》第二卷(Études sur Léonard de Vinci : ceux qu’il a lus et ceux qui l’ont lu, II),巴黎:赫尔曼出版社,1909,前言第 III 页(1909 年 1 月 12 日),第 411–412 页。archive.org/details/tudessurlona02duhe返回正文
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胡翌霖:《过时的智慧:科学通史十五讲》(修订版),上海教育出版社,2020,第七讲“万事俱备:中世纪与基督教科学”、第八讲“只欠东风:印刷术与科学革命”;初版 2016;随轩书房在线全文。yilinhut.net/read/ow-09 ;yilinhut.net/read/ow-10返回正文
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迪昂:《达·芬奇研究》第三卷:伽利略的巴黎先驱(Études sur Léonard de Vinci, III : Les précurseurs parisiens de Galilée),巴黎:赫尔曼出版社,1913,题词与序言第 V–VI 页。archive.org/details/tudessurlona03duhe返回正文
- 19
吴国盛:《唯名论革命为近代科学开辟道路》,爱思想,2025-02-25(转自“科学的历程”)。aisixiang.com/data/159923.html返回正文
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北京科技大学教师主页:晋世翔·论文成果(《中世纪光学的渐进论编史纲领》,《自然辩证法通讯》2015 年第 2 期)。faculty.ustb.edu.cn/ShixiangJin/zh_CN/lwcg/103846/list/index.htm返回正文